遞歸式兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法?

（武漢船舶通信研究所 武漢 430205）

1 引言

當(dāng)前聯(lián)合作戰(zhàn)背景下，編隊(duì)整體兵力能否有效發(fā)揮，取決于對(duì)各種作戰(zhàn)信息的采集、控制和使用程度。對(duì)于兵力種類(lèi)繁多、作戰(zhàn)過(guò)程復(fù)雜的兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)，戰(zhàn)場(chǎng)控制權(quán)能否成功奪取更依賴于信息流的暢通和通信網(wǎng)絡(luò)的合理利用程度。通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)指揮控制信息、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知信息、信息共享化等無(wú)縫傳輸功能［1～2］，是保障兩棲編隊(duì)綜合作戰(zhàn)效能實(shí)現(xiàn)的重要因素，而通信裝備又是通信網(wǎng)絡(luò)的核心構(gòu)件，因而，通信網(wǎng)絡(luò)裝備體系設(shè)計(jì)是兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)亟需解決的問(wèn)題。

目前，針對(duì)跨軍兵種多元節(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)的兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)裝備建設(shè)處于探索階段，通信保障能力需求分析及以需求為導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案缺乏仿真驗(yàn)證平臺(tái)。在信息化快速提升的大環(huán)境下，建模與仿真是兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)裝備設(shè)計(jì)有效開(kāi)展的重要手段，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和部隊(duì)訓(xùn)練的主要技術(shù)途徑之一［3］，尤其在信息系統(tǒng)需求分析階段［4］和系統(tǒng)框架推演評(píng)估階段［5］具有重要的研究意義。構(gòu)建兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)裝備仿真試驗(yàn)環(huán)境，能為當(dāng)前裝備設(shè)計(jì)方案提供不同兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)樣式下特定通信保障能力仿真試驗(yàn)的校核、驗(yàn)證和確認(rèn)（Verification，Validation and Accreditation，VV&A）平臺(tái)。

兩棲編隊(duì)相關(guān)論文研究集中在其作戰(zhàn)戰(zhàn)法、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)評(píng)估等研究［6～8］上，針對(duì)兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)研究的論文比較少，而在仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，熊志綱利用仿真軟件NS2對(duì)兩棲作戰(zhàn)環(huán)境中的移動(dòng)模型的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議進(jìn)行了仿真驗(yàn)證［9］，陳革等通過(guò)實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)兩棲裝甲車(chē)輛訓(xùn)練模擬器［10］，劉潤(rùn)才等提出了分步式交互仿真中利用智能行為實(shí)體構(gòu)建方式生成計(jì)算機(jī)生成兵力的方法［11］，另外在兩棲作戰(zhàn)視景仿真［12～14］、效能評(píng)估［15］也有所建樹(shù)。上述研究均沒(méi)有進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)通信裝備在兩棲作戰(zhàn)環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)效能建模、仿真及評(píng)估，但均可在兩棲編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)中借鑒運(yùn)用。

本文從仿真架構(gòu)設(shè)計(jì)、模型設(shè)計(jì)及試驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)等方面介紹兩棲編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真試驗(yàn)框架，以典型兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)案例在該仿真框架下的實(shí)現(xiàn)及作戰(zhàn)通信效能評(píng)估，提出兩棲編隊(duì)通信裝備初步需求，仿真結(jié)果能有效指導(dǎo)兩棲通信裝備的研制功能指標(biāo)和性能指標(biāo)。

2 兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)裝備與作戰(zhàn)行動(dòng)

兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)是涵蓋海、陸、空的立體綜合體系作戰(zhàn)。兩棲編隊(duì)一般包括大型兩棲作戰(zhàn)艦艇（一般為兩棲攻擊艦和船塢登陸艦）、驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦、潛艇、陸特戰(zhàn)兵力、艦載飛機(jī)、航空兵等兵力和裝備。功能上遂行海上突擊和兩棲登陸作戰(zhàn)，覆蓋海陸空天潛不同方向和層次的作戰(zhàn)任務(wù)，具有較強(qiáng)的兵力投送、進(jìn)攻和防御能力［16］。其中兩棲作戰(zhàn)艦艇利用艦載直升機(jī)和氣墊登陸艇實(shí)施立體兵力投送進(jìn)行兩棲登陸作戰(zhàn)；驅(qū)逐艦和護(hù)衛(wèi)艦組成水面打擊群可以實(shí)施對(duì)海突擊和對(duì)岸打擊作戰(zhàn)，也可實(shí)施對(duì)空防御作戰(zhàn)和對(duì)潛防御作戰(zhàn)，對(duì)兩棲登陸作戰(zhàn)提供火力支援和綜合防護(hù)。

兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)是兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)指揮信息體系化的核心傳輸網(wǎng)絡(luò)，以有、無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，針對(duì)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)多樣化、遠(yuǎn)距化等特點(diǎn)，依托各種通信手段滿足情報(bào)信息按需傳送、作戰(zhàn)指令準(zhǔn)確分發(fā)、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)及時(shí)共享。在不同使命需求下，實(shí)現(xiàn)艦艇部隊(duì)、陸戰(zhàn)部隊(duì)和航空兵等不同類(lèi)型的兩棲作戰(zhàn)力量之間海、陸、空異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，支撐陸戰(zhàn)兵力登陸突擊作戰(zhàn)，保障編隊(duì)完成集結(jié)裝載、航渡警戒、立體輸送、突擊上陸、陸上作戰(zhàn)以及掃雷破障、綜合補(bǔ)給等兩棲作戰(zhàn)行動(dòng)。

兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)裝備是兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)體系的基本組件，其設(shè)計(jì)技術(shù)立足于將單個(gè)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)通信裝備集成設(shè)計(jì)為編隊(duì)通信網(wǎng)，使戰(zhàn)場(chǎng)信息資源透明化，促成通信網(wǎng)絡(luò)綜合效能以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)方案，增強(qiáng)兩棲編隊(duì)信息化作戰(zhàn)能力。按裝備功能和類(lèi)型劃分，包括短波通信分系統(tǒng)、超短波通信分系統(tǒng)、微波通信分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈通信分系統(tǒng)等。

兩棲編隊(duì)典型作戰(zhàn)行動(dòng)主要包括登陸戰(zhàn)斗、珊瑚島礁進(jìn)攻戰(zhàn)斗、瀕海城鎮(zhèn)進(jìn)攻戰(zhàn)斗、瀕海山地進(jìn)攻戰(zhàn)斗、特種戰(zhàn)斗、空降戰(zhàn)斗、珊瑚島礁防御戰(zhàn)斗、倉(cāng)促防御戰(zhàn)斗、行軍與輸送、非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)等十余種。其中，登陸作戰(zhàn)在美、英等西方國(guó)家稱為兩棲突擊，是兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)最主要和最重要的類(lèi)型。與其他兩棲作戰(zhàn)類(lèi)型相比，登陸作戰(zhàn)的參戰(zhàn)軍兵種最齊全、作戰(zhàn)空間更廣闊、指揮協(xié)同最復(fù)雜、戰(zhàn)斗程度最慘烈、支援任務(wù)更艱巨，是最具代表性的兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)樣式。以下仿真試驗(yàn)以兩棲登陸作戰(zhàn)為例展開(kāi)。

3 通信網(wǎng)絡(luò)仿真架構(gòu)設(shè)計(jì)

兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)系統(tǒng)仿真思路主線為，根據(jù)不同作戰(zhàn)想定的不同作戰(zhàn)階段，采用流程仿真、視景仿真等技術(shù)，構(gòu)建兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)仿真環(huán)境；擬定通信裝備參數(shù)（數(shù)量、技術(shù)體制、頻率、帶寬、覆蓋范圍等）進(jìn)行部署，在此環(huán)境上進(jìn)行仿真校核；擬制不同作戰(zhàn)想定下的通信組織規(guī)劃和通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案，在該環(huán)境中進(jìn)行推演驗(yàn)證，進(jìn)而確定并評(píng)估該網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案下的作戰(zhàn)通信效能。

由于兩棲艦艇、兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)過(guò)程復(fù)雜多變，針對(duì)我軍的具體作戰(zhàn)流程通信需求均為理論推導(dǎo)。因而評(píng)估兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的指標(biāo)體系就不能簡(jiǎn)單從現(xiàn)有文獻(xiàn)材料中推導(dǎo)出來(lái)，參數(shù)化的平臺(tái)模型和裝備模型未進(jìn)行校核前，驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案就無(wú)任何說(shuō)服力，可信度不高，相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)也無(wú)法在仿真初期設(shè)置，更不能從仿真過(guò)程中采集監(jiān)控。

因此，不能沿用傳統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)方式方法來(lái)開(kāi)展兩棲預(yù)研仿真，必須另辟蹊徑，逆向思維，先集成仿真引擎構(gòu)建直觀展現(xiàn)兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)活動(dòng)及作戰(zhàn)流程的環(huán)境，將參數(shù)化平臺(tái)模型及通信裝備模型置于此環(huán)境中，進(jìn)行作戰(zhàn)平臺(tái)行為（運(yùn)動(dòng)軌跡、行為觸發(fā)等）和通信裝備能力（覆蓋范圍、傳輸帶寬等）的反復(fù)校核，直至合理為止。然后通過(guò)作戰(zhàn)流程和通信裝備能力，逐步細(xì)化不同作戰(zhàn)階段下的通信組織規(guī)劃和通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案，進(jìn)而通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)引擎將擬定的通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案在仿真推演環(huán)境中推演驗(yàn)證，遞歸修正，直至滿足作戰(zhàn)通信網(wǎng)絡(luò)保障需求為止。以上述過(guò)程為仿真基本過(guò)程，將原來(lái)從需求至仿真的思路轉(zhuǎn)變?yōu)閺姆抡嬷列枨蠓磸?fù)遞歸的思路。思路可歸納為，基于參數(shù)化模型和作戰(zhàn)流程校核后的兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)仿真推演環(huán)境，再根據(jù)完善后的仿真推演環(huán)境提出兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)，進(jìn)而有效開(kāi)展仿真驗(yàn)證與綜合效能評(píng)估確認(rèn)。

本系統(tǒng)擬采用的仿真架構(gòu)如圖1所示。采用基于組件的仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式，綜合集成作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)與通信裝備參數(shù)化建模組件、二/三維可視化仿真推演組件、作戰(zhàn)通信效能評(píng)估組件，達(dá)到“模型與實(shí)驗(yàn)框架分離”的目的；通過(guò)獨(dú)立于模型的作戰(zhàn)行為仿真引擎、通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)引擎、作戰(zhàn)通信控制引擎的互操作，實(shí)現(xiàn)以通信效能觸發(fā)作戰(zhàn)活動(dòng)為仿真主線、集離散與連續(xù)系統(tǒng)仿真于一體的混合系統(tǒng)仿真；以仿真想定設(shè)立、編隊(duì)作戰(zhàn)仿真推演、綜合效能分析評(píng)估為主線，通過(guò)通信控制引擎集成具備強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析和調(diào)試功能、動(dòng)態(tài)顯示功能的仿真推演環(huán)境。

圖1 校核、驗(yàn)證與確認(rèn)閉環(huán)遞歸式集成框架

4 通信網(wǎng)絡(luò)仿真模型設(shè)計(jì)

兩棲作戰(zhàn)是一個(gè)由位置分散、運(yùn)行獨(dú)立、信息互聯(lián)的作戰(zhàn)平臺(tái)及通信裝備組成的復(fù)雜軍事戰(zhàn)爭(zhēng)系統(tǒng)，建立兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)仿真推演環(huán)境的過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的以仿真模型為基礎(chǔ)的系統(tǒng)工程，必須對(duì)構(gòu)建的仿真模型進(jìn)行體系設(shè)計(jì)。如前所述，登陸作戰(zhàn)是兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)最主要的類(lèi)型，因而以下擬以兩棲編隊(duì)近海登陸作戰(zhàn)為例進(jìn)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)。

要實(shí)現(xiàn)兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)通信仿真推演，必須要有相應(yīng)能夠達(dá)到仿真目標(biāo)的作戰(zhàn)平臺(tái)模型和通信裝備模型，因此對(duì)于模型構(gòu)建提出如下需求。

1）模型類(lèi)型全覆蓋

兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)涉及眾多類(lèi)型、不同型號(hào)的艦艇、飛機(jī)、兩棲車(chē)輛等裝備類(lèi)型及各類(lèi)兵力，因此需要建立覆蓋上述作戰(zhàn)樣式所涉及的全部兵力及裝備。

2）裝備兵力模型使用多層次

兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)規(guī)模有班組、分隊(duì)、合成分隊(duì)和戰(zhàn)術(shù)群等，有大有小，組織形式不一，使用裝備類(lèi)型和兵力類(lèi)型也不一。因此，有必要分層次對(duì)裝備模型和兵力模型進(jìn)行聚合組建模。

兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)是涉及兵力繁多、武器裝備復(fù)雜、作戰(zhàn)地域廣泛的作戰(zhàn)，涉及的作戰(zhàn)變量與作戰(zhàn)關(guān)系極其復(fù)雜。由于被建模對(duì)象的復(fù)雜性、系統(tǒng)組分之間關(guān)系的復(fù)雜性等，模型體系面臨的問(wèn)題包括作戰(zhàn)仿真對(duì)象和過(guò)程的復(fù)雜性、建模過(guò)程的復(fù)雜性和模型之間關(guān)系的復(fù)雜性以及模型變更的復(fù)雜性，采用參數(shù)化的“類(lèi)-實(shí)例”建模方法來(lái)摒棄上述復(fù)雜性，使得模型可擴(kuò)展、可重構(gòu)。必須考慮兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)空間內(nèi)參與作戰(zhàn)與通信的敵我雙方所有要素，包括參與作戰(zhàn)的平臺(tái)實(shí)體、通信裝備和自然環(huán)境等。模型涉及水面艦艇、潛艇、直升機(jī)等多個(gè)兵種兵力和短波、超短波、各種數(shù)據(jù)鏈等多種通信裝備，以及影響通信效能的基礎(chǔ)環(huán)境模型，因此兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)模型體系具有要素多、規(guī)模大、關(guān)系結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。采用層次分明的方式設(shè)計(jì)仿真模型，如圖2所示，基礎(chǔ)類(lèi)模型為戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模型，實(shí)體模型為作戰(zhàn)平臺(tái)模型，影響仿真推演結(jié)果的關(guān)鍵模型為通信裝備模型。具體如下。

圖2 兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)模型體系

1）實(shí)體模型體系

兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)中具備獨(dú)立的物理屬性和行為屬性的實(shí)體都可以創(chuàng)建實(shí)體模型，主要是作戰(zhàn)平臺(tái)模型，包括兩棲運(yùn)輸艦艇、兩棲裝甲車(chē)、護(hù)航艇、航空兵等多兵種作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)行為屬性（運(yùn)動(dòng)軌跡、行為觸發(fā)）。其行為模型是整個(gè)仿真環(huán)境運(yùn)行的主線，能驅(qū)動(dòng)每個(gè)作戰(zhàn)想定的進(jìn)程推演。

2）基礎(chǔ)模型體系

基礎(chǔ)模型也即是戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模型，用來(lái)描述兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)過(guò)程中涉及的與環(huán)境相關(guān)地、海岸線、海洋、水文氣象、電磁模型。戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的建模是獲得和提高兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)仿真推演的可信性、互操作性、可重用性的關(guān)鍵。戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模型分為環(huán)境描述模型、環(huán)境效應(yīng)模型和作戰(zhàn)通信要素仿真模型等，前者對(duì)影響兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)的環(huán)境因素進(jìn)行描述；后者是戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)兩棲作戰(zhàn)進(jìn)程及通信效能所產(chǎn)生影響的描述。

3）關(guān)鍵模型體系

兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)仿真推演環(huán)境立于驗(yàn)證通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案且評(píng)估通信效能，參數(shù)不同的通信裝備將可能影響網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案的設(shè)置。因此通信裝備模型是其關(guān)鍵模型，包括部署在作戰(zhàn)平臺(tái)上的短波分系統(tǒng)裝備、超短波分系統(tǒng)裝備、衛(wèi)星裝備、綜合鏈裝備等通信能力屬性（覆蓋范圍、傳輸帶寬等）。

采用自頂向下、逐層分解的方法把兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)流程分解為一系列相互關(guān)聯(lián)的作戰(zhàn)子流程，然后采用組件式設(shè)計(jì)方法將其編排成若干子模型，并校核作戰(zhàn)平臺(tái)模型行為的合理性和完備性；重點(diǎn)還要結(jié)合實(shí)體模型和關(guān)鍵模型，對(duì)不同需求下兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)開(kāi)設(shè)方案進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，自底向上，基于作戰(zhàn)環(huán)境模型，將具備行為屬性的作戰(zhàn)平臺(tái)仿真模型及具備通信能力的通信裝備模型動(dòng)仿真推演模型綜合運(yùn)行，進(jìn)而采用效能評(píng)估指標(biāo)參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)采集功能，完成在該通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案下對(duì)系統(tǒng)作戰(zhàn)通信效能的評(píng)估和確認(rèn)。

5 通信網(wǎng)絡(luò)仿真試驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)

5.1 功能模塊設(shè)計(jì)

兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)仿真試驗(yàn)環(huán)境主要用于模擬在典型兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)樣式下，在考慮大氣環(huán)境、海洋環(huán)境和電磁環(huán)境對(duì)通信能力影響的情況下，針對(duì)擬定的通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案，推演出編隊(duì)不同作戰(zhàn)平臺(tái)間話音、文電、數(shù)據(jù)、視頻的傳輸與交換過(guò)程，進(jìn)而對(duì)兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)通信效能進(jìn)行綜合評(píng)估。

該環(huán)境包括兩個(gè)部分：一是過(guò)程仿真推演軟件，能在二維態(tài)勢(shì)中創(chuàng)建和輸出作戰(zhàn)任務(wù)，根據(jù)兩棲作戰(zhàn)任務(wù)制定通信裝備作戰(zhàn)使用方案，能夠在二維/三維態(tài)勢(shì)中實(shí)時(shí)顯示戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、通信效果以及作戰(zhàn)環(huán)境（地理環(huán)境、大氣環(huán)境、海洋環(huán)境和電磁環(huán)境），并能基于通信結(jié)果進(jìn)行作戰(zhàn)通信效能評(píng)估，主要包括二維態(tài)勢(shì)模塊、三維態(tài)勢(shì)模塊、通信仿真模塊、作戰(zhàn)仿真模塊、效能評(píng)估模塊、三維態(tài)勢(shì)模塊、通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)引擎模塊六個(gè)部分。二是通信設(shè)備模擬軟件，有效地模擬兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)過(guò)程中節(jié)點(diǎn)使用的數(shù)據(jù)鏈、衛(wèi)星、短波、超短波等通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)射頻資源使用情況及信息輸出，建立高精度的仿真模型，在后臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程仿真推演軟件的可靠支撐。

圖3 兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)仿真推演環(huán)境組成

5.2 功能流程及仿真引擎設(shè)計(jì)

兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)過(guò)程和通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案互操作運(yùn)行復(fù)雜，相對(duì)于當(dāng)前從理論上考證滿足兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)特殊通信需求的裝備集成方案及實(shí)現(xiàn)手段，可視化動(dòng)態(tài)推演無(wú)疑更為直觀、精確，其包括想定推演及態(tài)勢(shì)顯示兩方面。前者為仿真節(jié)點(diǎn)提供能夠驅(qū)動(dòng)仿真運(yùn)行的初始化數(shù)據(jù)，包括對(duì)仿真條件、約束、規(guī)則和過(guò)程等的結(jié)構(gòu)化描述及，不僅涉及參與作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)及其行為模型、作戰(zhàn)流程的設(shè)計(jì)想定及推演，還涉及通信裝備部署、通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案的設(shè)計(jì)想定及推演；后者采用可視化交互式仿真技術(shù)，為操作人員提供能顯示當(dāng)前推演結(jié)果的態(tài)勢(shì)顯示界面，涉及海圖的選取與匹配、作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、二/三維可視化態(tài)勢(shì)顯示。上述實(shí)現(xiàn)需要具備行為模型、決策模型及可視化顯示等功能的作戰(zhàn)行為仿真引擎、通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)引擎、作戰(zhàn)通信控制引擎的互操作，以實(shí)現(xiàn)通信與作戰(zhàn)決策支持的集離散與連續(xù)系統(tǒng)仿真于一體的混合系統(tǒng)仿真，引擎的選取與設(shè)計(jì)需要開(kāi)展專門(mén)的論證研究。

兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)是多軍兵種參加的立體空間作戰(zhàn)，參與的兵力數(shù)量眾多，其通信網(wǎng)仿真推演環(huán)境需要高性能的并行仿真引擎來(lái)滿足實(shí)時(shí)或超實(shí)時(shí)的要求。仿真引擎是獨(dú)立于模型體系的，兩者真正實(shí)現(xiàn)了松耦合的設(shè)計(jì)。本仿真推演環(huán)境擬采用獨(dú)立于模型的作戰(zhàn)行為仿真引擎、通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)引擎、作戰(zhàn)通信控制引擎的互操作，實(shí)現(xiàn)通信效能觸發(fā)作戰(zhàn)活動(dòng)的集離散與連續(xù)系統(tǒng)仿真于一體的混合系統(tǒng)仿真；在獨(dú)立運(yùn)行方式下，系統(tǒng)的功能流程及仿真引擎設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)系統(tǒng)功能流程及仿真引擎設(shè)計(jì)

其中，作戰(zhàn)行為仿真引擎基于FLAMES（the Flexible Analysis Modeling and Exercise System，即柔性分析建模與訓(xùn)練系統(tǒng)），可以用于作戰(zhàn)平臺(tái)行為仿真開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。FLAMES提供了構(gòu)造仿真的框架以及與構(gòu)造仿真、虛擬仿真、真實(shí)仿真之間的接口，其開(kāi)放的面向?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)使得用戶在開(kāi)發(fā)各種仿真系統(tǒng)時(shí)具有很大的靈活性，也很容易根據(jù)需要對(duì)作戰(zhàn)平臺(tái)模型進(jìn)行修改。

通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)引擎基于OMNeT++（Objective Modular Network TestBed in C++），一種開(kāi)源的基于組件模塊化的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)。本環(huán)境通信模擬設(shè)備軟件是通過(guò)OMNeT平臺(tái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的各種通信協(xié)議模型。在這里所有通信模型是基于Mix?im-2.3通信仿真框架。支持修改原有框架，并新增通信仿真過(guò)程中模擬所需的天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等終端模型和數(shù)據(jù)鏈等協(xié)議模型。

作戰(zhàn)通信控制引擎基于離散事件觸發(fā)式仿真開(kāi)發(fā)。態(tài)勢(shì)顯示界面包括海圖二維顯示、VBS3（Virtual Battle Space，虛擬戰(zhàn)場(chǎng)空間）三維動(dòng)態(tài)顯示。

圖5 二維顯示主界面

三維顯示環(huán)境VBS3是一個(gè)柔性的仿真訓(xùn)練解決方案，用于想定訓(xùn)練、任務(wù)預(yù)演等。仿真現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的各個(gè)方面，包括人員、地面車(chē)輛、兩棲車(chē)輛、水面艦船、旋轉(zhuǎn)翼和固定翼飛機(jī)、水下航行器以及相關(guān)的作戰(zhàn)行為。VBS3是完整、可直接使用的戰(zhàn)術(shù)級(jí)作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，支持與UNITY3D的地形和模型共享。圖6是其三維開(kāi)發(fā)顯示界面，圖7為在典型兩棲作戰(zhàn)案例仿真過(guò)程中，對(duì)陸攻擊階段為指揮艦增加無(wú)盲區(qū)通信手段后時(shí)延監(jiān)控情況數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

圖6 三維顯示界面

圖7 對(duì)陸攻擊階段為指揮艦增加無(wú)盲區(qū)通信手段后時(shí)延監(jiān)控情況

6 結(jié)語(yǔ)

作為兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)裝備設(shè)計(jì)技術(shù)的基本驗(yàn)證框架，兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)仿真試驗(yàn)環(huán)境的設(shè)計(jì)將抽象的通信流程轉(zhuǎn)化為具體直觀的兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)軍事行動(dòng)，將概念式的通信組織關(guān)系轉(zhuǎn)化為形象式的通信態(tài)勢(shì)呈現(xiàn)，將單調(diào)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為多維時(shí)空綜合結(jié)果展示。

本文采用的遞歸式兩棲編隊(duì)通信網(wǎng)絡(luò)仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，在仿真推演過(guò)程中通過(guò)不同角度的展現(xiàn)形式表示大量的仿真數(shù)據(jù)，便于快速驗(yàn)證子網(wǎng)接口協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案的合理性，形成校核、驗(yàn)證和確認(rèn)的遞歸式集成設(shè)計(jì)框架?？稍谠O(shè)備研制階段將通信裝備主要性能參數(shù)和接口協(xié)議融合置于特定兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)仿真環(huán)境，便于兩棲通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)設(shè)方案驗(yàn)證及裝備短板定位。